Превенторные установки для моря

Принцип работы такой же, как на пультах управления при бурении скважин на суше:

а) перемещается рукоятка (нажатие электрокнопки) на основном пульте и подается сигнал на привод распределителя насосно-аккумуляторного блока;

б) привод перемещает золотник распределителя в соответствующее положение и жидкость поступает из баллонов в полость гидропривода превентора или задвижек.

Объем жидкости в аккумуляторах  равен объему, необходимому для закрывания установленных превенторов, плюс 50% запаса.

При бурении морских скважин  с подводным расположением устья ранее использовали пульты управления с гидравлическим приводом распределителей. В настоящее время действуют две или три линии связи, третий канал связи — ультразвуковой. Часто гидроаккумуляторы располагают тоже под водой, монтируются они на блоках превенторов. Для контроля параметров и состояния превенторов применяют датчики.

Гидравлическая силовая установка  включает насосы, резервуары, регуляторы и клапаны для эксплуатации системы. Аккумуляторная батарея хранит гидравлическую жидкость под высоким давлением для мгновенного использования и не содержит резиновых перегородок или полостей, которые могут быть помехой. Панель управления бурильщика расположена в буровом здании, она обеспечивает дистанционное (кнопочное) управление главной панелью управления, находящейся за пределами буровой. Электрическая минипанель дистанционного управления обеспечивает дистанционное управление силовой гидроустановкой и главной панелью управления из безопасного места; обычно она расположена в жилом помещении. Зарядное устройство батарей держит блок батарей полностью заряженным на случай аварийного использования.

Установка комплектуется двумя  лебедками (2 шт.) для многоканальных шлангов, двумя лебедками для  тросов, служащих для спуска шлангов, двумя коллекторами-соединителями и подводными аккумуляторами.

Принцип работы заключается во включении  соленоидного привода пневматического распределителя, при этом сжатый воздух подается в цилиндр привода гидравлического распределителя. Шланг малого диаметра служит для поступления жидкости в полость управления подводного распределителя с целью ее открытия, а шланг большого диаметра — для поступления жидкости в гидроприводы превенторов и задвижек. Такая система управления позволяет замену шлангов без подъема превенторов и быстрый демонтаж. Число команд и соответственно число шлангов низкого давления — до 40, время на срабатывание подводного распределителя — не более 6 с от нажатия кнопки на пульте до открывания подводного распределителя при глубине моря 457 м, наружный диаметр многоканального шланга 94,4 мм.

В настоящее время широко используются установки электрогидравлического типа для дистанционного управления бурением скважин с подводным  расположением устья. На этих установках подводные распределители имеют электропривод и вместо многоканального шланга используется шлангокабель. Шлангокабель включает в себя шланг для подвода жидкости, а по периметру — электрокабели с металлической оплеткой. Применение шлангокабеля позволило исключить из комплекта установки лебедки с тросами и использовать энергетический силовой блок. Коллекторы опускаются на шлангокабеле.

Установка состоит из силового блока, центрального контрольного блока, принимающего сигналы от пультов управления (основного  и вспомогательного), насосно-аккумуляторного блока, шлангокабеля.

Установка электрогидравлического типа управления позволяет управлять  противовыбросовым оборудованием  с двух пультов и с центрального контрольного блока. Она имеет большее число команд (100), чем гидравлический тип управления, при диаметре шлангокабеля 63,5 мм.

Фирма «Камерон» разработала мультиплексную электрогидравлическую систему управления превенторами при подводном бурении скважин. Вся система может быть разбита на три подсистемы:

 1) поверхностная — панель управления бурильщика, гидросиловые и аккумуляторные узлы, центральная панель управления, установки бесперебойного снабжения и разделения;

2) связки между поверхностным и подводным оборудованием;

3) две подводные станции  управления, содержащие насыщенные электронные системы, распределительные задвижки, регуляторы давления, золотниковые клапаны и, если необходимо, гидравлические аккумуляторы.

Два насыщенных подводных  управляющих манифольда (различаемые  как желтый и голубой) расположены  на опорной плите на нижней части  узла морского стояка, принимают электрокабель и направляют высоконапорную гидравлическую жидкость с помощью распределительных задвижек с электро- или гидроприводом к рабочему цилиндру для выполнения определенных функций.

Соленоидные пилотные задвижки с электроприводом в подводной  станции управления выполняют команды  с помощью многоступенчатой коммуникационной системы. Пилотный соленоид возбуждается при выключении кнопочного выключателя на любой из панелей управления. Световое табло показывает, когда катушка каждой из задвижек возбуждена, т. е. указывает положение задвижки. Когда распределительная задвижка переведена в открытое положение, лампа индикации положения (открыто или закрыто) загорается вместе с надписью «открыто», т. е. показывается правильное положение блока и распределительной задвижки.

В мультиплексной электрогидравлической  системе предусмотрены резервуар  гликоля и разделяющая установка.

Резервуар гликоля является хранилищем для антифриза, который  смешивается с рабочей жидкостью системы. Узел имеет резервуары и насосы для подачи к силовой установке.

Разделяющая установка  обеспечивает взаимосвязь между  панелью бурильщика и центральной панелью управления с двумя электрическими кабелями управления. Она обычно располежена в чистом, безопасном месте. Бурильщик, таким образом, имеет возможность управлять всеми функциями блока, шкальными и кнопочными приборами регулирования давления, измерительными приборами и световыми индикаторами.

Центральная панель (пульт) управления одинакова с панелью бурильщика и укомплектована такой же аппаратурой  для функциональной работы.

Многожильный силовой и коммуникационный кабель обеспечивает многоступенчатую силовую и коммуникационную связь с подводными манифольдами.

Превенторная установка часто  смонтирована ниже уровня воды. Подводное  противовыбросовое оборудование состоит  из превенторов типа U с клиновыми  фиксаторами, клапана безопасности между плашечными превенторами и универсального превентора. Выше него обвязка устья монтируется в следующем порядке: цанговая соединительная муфта, универсальный превентор, универсальный шаровой узел, телескопический узел, а по бокам обвязки проложены отводы от крестовины — линии глушения и дросселирования.

Мультиплексная электрогидравлическая  система включает: установку непрерывной подачи электроэнергии, центральную панель управления, установку гидроэнергии с панелью управления дивертером, блок аккумуляторных батарей, центральную гидравлическую линию, катушки силового кабеля и аварийные гидравлические шланги.

В нижней части превенторного блока  установлены отражатель и импульсный приемопередатчик для акустического контроля и действия на узлы установки гидроэнергии. Система управления превенторами двойная — электрическая и гидравлическая. В электрической системе установлены соленоидные клапаны и регуляторы, а в гидравлической — блок насыщения и действующее управление. Передача обеспечивается через проверочную и двойную передающую аппаратуру. Акустическая система способна передавать ультразвуковые волны (УЗК), телесигналы и управляющие команды. Она получает информацию от контрольно- измерительных приборов стояка и угла поворота шарового узла. Электрическая система проводит контроль всей системы и непрерывный контроль блока насыщения манифольда.

Электрогидравлическая система укомплектована двумя электрическими кабелями и гидравлическим шлангом. Закрытие и открытие превенторов осуществляется гидравлической системой, а получение информации — электроакустической системой. Мультиплексный комплекс позволяет все операции с превенторами проводить через силовой кабель. Кроме того, предусмотрена мультиплексная подводная управляющая система манифольда.

Электрогидравлические ветви управления противовыбросовым оборудованием и отводы крестовины смонтированы по бокам обвязки с целью предотвращения колебаний волнами моря и их повреждения. Фирма «Камерон» допускает использование любого числа дискретного аналога управления и каналов считывания. На нижнем основании буровой площадки устанавливают две катушки спускаемого и аварийного гидравлического шлангов и катушки силового блока.

Центральная панель управления и установка  гидроэнергии связаны с панелью управления бурильщика. Блок аккумуляторных батарей значительно увеличен для непрерывной работы в течение длительного времени.

Фирма «Камерон» разработала акустическую систему управления превенторными установками для подводного бурения. Акустическая коммуникационная система выполнена с целью установления двусторонней коммуникационной связи между подводной и поверхностной частями и выявления функционального состояния. Акустическая система состоит из зарядного устройства поверхностных и подводных батарей, поверхностного узла управления, портативных передатчиков. Последние смонтированы на двух трубах и опущены в море до верхнего превентора. Подводная система ОП состоит из универсального превентора и блока плашечных превенторов.

На отводах спаренных превенторов  предусмотрены узлы подводных задвижек, подводные аккумуляторы и блок подводных батарей. В нижней части блока превенторов, на его горизонтальном узле установлены подводные передатчики и удлинители подводного передатчика. Управление превенторами кодировано и должно обеспечить независимую работу нескольких установок (превенторы, задвижки, штуцеры) на заданном прослушиваемом участке. Сигнальная система должна дать сигнал оператору на поверхности о подводном нарушении работы превенторной установки и задвижек.

Акустическая система использует передающее устройство с тремя тонами: один представляет I двоичной системы, другой — преобразователь 0, а третий используется между двумя тонами для отбивки и приемки. Кроме того, эта система должна выполнить разбивку от данных предыдущего тона к текущему. Сигналы, посылаемые с поверхностного узла управления, принимаются подводными передатчиками и передаются на подводный узел управления превенторами. Подводный блок зарядного устройства состоит из батарей и аккумуляторов, число последних от 4 до 6. Весь комплекс превенторов, задвижек, аккумуляторов, батарей и узел управления смонтированы на вертикальном блоке. Вертикальный блок соединен с фланцем колонной головки при помощи четырех массивных уголков.

Фирма «Камерон» установила, что предлагаемые передающие устройства являются рациональными и имеют регулируемую длину передачи. Выходное напряжение в поверхностном оборудовании — 500 В в преобразователь, смонтированный на корпусе поверхностной установки, 400 В — в портативный преобразователь. Управление панелью осуществляется двумя руками. Кнопка передачи нажимается вместе с кнопкой требуемой функции для включения передатчика. Испытательная установка моделирует электронагрузку подводного соленоидного клапана, проверяет электрические характеристики подводной системы и контролирует подводные батареи. Поверхностные зарядные устройства батарей, кроме заряжания батарей обеих систем, позволяют создавать автоматическую циркуляцию свежего воздуха через камеру подводной батареи перед зарядкой и в процессе зарядки.

Телеметрическая система  дистанционного управления противовыбросовым  оборудованием с подводным расположением  устья создана фирмой «Стевард и  Стивенсон». Установки рекомендуются  для применения на глубине моря до 3658 м [9].

Установки телеметрического типа для дистанционного управления с подводным расположением устья более совершенны, чем с гидравлическим и электрогидравлическим пультами управления. Телеметрическая система подает высокочастотные импульсы на электронный блок, установленный ниже противовыбросового оборудования, а жидкость подается под давлением по отдельному шлангу. В телеметрической установке имеются электронные блоки — на поверхности и на устье под водой. Электрический сигнал с пульта управления передается на центральный контрольный блок, затем в электронный блок, а после кодирования — в подводный электронный блок. Сигнал декодируется, подается на буровую (сигнал о принятии команды), и надводный электронный блок повторяет команду.

В комплект установки телеметрического типа включена аварийная акустическая система для управления двумя превенторами, двумя задвижками и верхней соединительной муфтой при выходе из строя основного управления. Акустические сигналы направляются и принимаются гидрофонами, установленными на буровой и блоке превенторов. Подводная акустическая часть состоит из гидрофона, декодирующего и исполнительного устройств и пневмогидравлических аккумуляторов. Противовыбросовое оборудование монтируется задвижками фирмы «Камерон», «Мак Эвой» и др. Манифольд противовыбросового оборудования изготавливается по трем схемам на рабочие давления 21, 35, 70 МПа и выше. Число задвижек увеличено по сравнению с блоками задвижек, устанавливаемыми на буровой при сооружении скважин на суше. На линии дросселирования имеются две задвижки с гидроприводом.

Фирма «Ракер-Шеффер»  выпускает задвижки типа СВ с компенсирующими  камерами малого и большого объемов. Задвижки автоматически закрываются.

Фирма «Мак Эвой» выпускает  задвижки модели С для работы под водой с системой автоматического впрыскивания замазывающей массы. Задвижки модели ЕИ применяются на выкидных линиях для предотвращения гидравлического давления на закрытие, когда две задвижки установлены на нескольких предохранителях от взрыва (блокаут-превентор).

Подводное оборудование фирмы «Мак Эвой» для подводного бурения состоит из стволовой подводной задвижки, блокирующего клапана, отводных и V-образных секущих или составных блокирующих задвижек. Конструкция подводных установок усовершенствована таким образом, что установки могут использоваться на удлиненных обсадных головках скважин.

В состав манифольда включают регулируемый дроссель с дистанционным  управлением.